Производственная вибрация.

Общие сведения.

Вибрация, как физический процесс, представляет собой механические колебательные движения тел, которые передаются человеку через кожный покров, мягкую ткань и костную систему.

В зависимости от способа передачи человеку вибрация подразделяется на общую, передающуюся на тело сидящего или стоящего человека через его опорные поверхности, и локальную, передающуюся человеку через его руки.

В зависимости от источника возникновения вибрация подразделяется на:

• локальную, передающуюся человеку от ручного (с двигателем) механизированного инструмента, органов управления оборудованием;

• локальную, передающуюся человеку от ручного (без двигателя) механизированного инструмента (например, рихтовочных молотков), обрабатываемых деталей;

• общую вибрацию 1 категории – транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах транспортных средств при движении по местности и дорогам;

• общую вибрацию 2 категории – транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промплощадок, горных выработок;

• общую вибрацию 3 категории – технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

Общая вибрация категории 3 по месту действия подразделяется на типы: а) на постоянных рабочих местах производственных помещений; б) на рабочих местах складов, столовых, бытовых, дежурных и др. производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию; в) на рабочих местах помещений заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, ЭВМ и др. помещений для работников умственного труда.

Причиной вибрации являются неуравновешенные силы, возникающие при возвратно-поступательном и вращательном движениях различных деталей и органов механизмов, турбулентных явлениях в газовых и жидкостных потоках и при других производственных процессах.

Параметры вибрации

Вибрация характеризуется следующими основными параметрами:

- амплитудой (А, м) – максимальное смещение колеблющейся точки относительно положения равновесия;

- частотой (f, Гц) – число колебаний в единицу времени (секунду);

- скоростью колебаний (виброскорость) (v, м/с) – максимальная скорость колебательного движения точки:  = 2 П f  А;

- ускорением (виброускорение) (a, м/с²):  = (2 П f)²  А;

- действующими значениями виброскорости и виброускорения (средние квадратические значения виброскорости и виброускорения), отражающими физиологическую специфику воздействия вибрации на человека ( , );

- уровнем виброскорости (виброускорения) (L_v(a), дБ).

В практике санитарно-гигиенической оценки вибрации чаще всего используются параметры: уровни виброскорости и виброускорения; частотный состав вибрации. Уровень виброскорости (логарифмический уровень виброскорости) (L_v, дБ), определяется по формуле: L_v = 20 lg (v/v₀), где v₀ – пороговое (опорное) значение виброскорости (v₀ = 510^–8 м/с). Уровень виброускорения (логарифмический уровень виброускорения) (L_a, дБ), определяется по формуле: L_a = 20 lg (a/a₀), где a₀ – пороговое (опорное) значение виброускорения (a₀ = 110^–6 м/с²).

Действие вибрации на организм.

Вибрация воспринимается всеми тканями организма. Но главным образом нервной и костной. Костная ткань является хорошим проводником и резонатором вибрации. Вибрация вызывает в организме человека многочисленные реакции, которые являются причиной функциональных расстройств различных органов. Под воздействием вибрации происходят изменения в периферической и центральной нервной системах, сердечно-сосудистой системе, опорно-двигательном аппарате. Вредное воздействие вибрации выражается в виде повышенного утомления, головной боли, болей в суставах, повышенной раздражительности, нарушении координации движения, нарушения цветоощущения, снижения остроты зрения, сужении кровеносных сосудов и, как следствие, повышению артериального давления. Под воздействием общей вибрации в организме нарушается работа центральной нервной системы, вестибулярного аппарата, при равенстве частоты виброколебаний и собственной частоты колебаний внутренних органов человека (6…9 Гц) могут происходить их микроразрывы. Локальная вибрация приводит к окостенению сухожилий мышц, отложениям солей в суставах кистей рук и пальцев и др. неблагоприятным явлениям. В отдельных случаях длительное воздействие интенсивных вибраций приводит к развитию «вибрационной болезни», ведущей к частичной или полной потери трудоспособности. При этом у человека нарушается деятельность нервной системы, особенно центров, регулирующих кровообращение в кистях рук. Возникают спазмы сосудов, появляется чувство онемения, становится трудно держать инструмент.

Гигиеническое нормирование вибрации.

Воздействие на человека вибрации разных частот с одинаковыми уровнями виброскорости (виброускорения) приводит к неодинаковым результатам. Это обстоятельство учитывается при гигиеническом нормировании вибрации и разработке способов и средств защиты от неё. Гигиеническое нормирование вибрации осуществляется в соответствии с требованиями санитарных норм СН 2.2.4/2.1.8.566-96. «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» и др. специальных нормативных документов. В качестве гигиенического критерия безопасного воздействия вибрации на человека в СН 2.2.4/2.1.8.566-96 принимаются предельно допустимые значения её нормируемых параметров для производственной и допустимые – для вибрации помещений жилых и общественных зданий.

Предельно-допустимый уровень (ПДУ) – это максимальная величина логарифмического уровня виброскорости (виброускорения), воздействие которого на организм человека при ежедневной 8-ми часовой работе в течении всего трудового стажа не вызывает в нем и его потомстве необратимых изменений, обнаруживаемых современными методами диагностики.

Нормируемыми параметрами производственной вибрации являются

• при частотном (спектральном) анализе (в стандартных октавных и третьоктавных частотных полосах): средние квадратические значения виброскорости; средние квадратические значения виброускорения; уровень виброскорости; уровень виброускорения.

Для общей вибрации стандартными являются октавные и третьоктавные частотные полосы со среднегеометрической частотой: 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц. Для локальной вибрации – октавные частотные полосы со среднегеометрической частотой: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

• при интегральной оценке по частоте: корректированные по частоте значения виброскорости и виброускорения (U), измеряемые с помощью корректирующих фильтров виброизмерительной аппаратуры или вычисляемые по формуле; корректированные по частоте значения уровней виброскорости и виброускорения (L_U), измеряемые с помощью корректирующих фильтров виброизмерительной аппаратуры или вычисляемые по формуле;

Инженерные меры защиты от вибрации.

Инженерные меры борьбы с вредным воздействием вибрации осуществляется следующими способами:

1) уменьшение вибрации в источнике образования конструктивными и технологическими мерами за счет изменения кинематической схемы и рабочего цикла, уравновешивания масс, замена возвратно-поступательных движений деталей механизмов вращательными, ограничение скорости движения газов и жидкостей в трубопроводах и др.

2) уменьшение вибрации на пути распространения средствами виброизоляции и вибропоглощения за счет применения пружинных, резиновых и других амортизаторов, прокладок, облицовок вибропоглощающим материалом, применения вибродемпфирования.

Вибродемпфирование – процесс уменьшения уровня вибрации защищаемого объекта путём превращения энергии механических колебаний системы в тепловую энергию. Эффект вибродемпфирования растёт с увеличением внутреннего трения как конструкционных материалов виброактивного оборудования, так и материалов, облицовывающих его поверхности. В качестве таких материалов используются композиционные системы (сталь – алюминий, сталь – медь и др.), пластмассы, резина, дерево и др.

Виброизоляция – уменьшение передачи колебаний от источника возбуждения вибрации защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Виброизоляция обеспечивается введением в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибрации от источника её защищаемому объекту. В качестве дополнительной упругой связи широко применяются пружинные, резиновые и пневматические устройства, называемые виброизоляторами. Виброизоляторы чаще всего размещаются между источником вибрации (например, компрессором) и массивным основанием, на котором установлен источник.

Вибропоглощение – это процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной системы в тепловую энергию. Увеличение тепловых потерь в системе может производиться двумя путями: использованием в качестве конструкционных материалов с большим внутренним трением; нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруго-вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение.

3) дистанционное управление и индивидуальные средства защиты.